C OMPARAISON DES ESSAIS DE FATIGUE FLUAGE ET FLUAGE A 150°C Les figures VII-19 et VII-20 présentent

!

"p = f (t) et

!

˙

" p = f ("p) pour les essais de

fatigue-fluage et de fluage menés à 150°C.

Quels que soient le type de sollicitation et la contrainte appliqués, les allures des courbes sont similaires : une nette décroissance de la vitesse de déformation mène à un phénomène de saturation de la déformation qui ne progresse plus alors. La rupture n'est observée que pour la fatigue-fluage à 750 MPa.

Les niveaux de déformation plastique atteints au blocage sont identiques sous 700 MPa (environ 1,1 %) pour les essais de fluage et fatigue-fluage réalisés sur les éprouvettes prélevées dans la direction tangentielle. Pour le niveau de contrainte de 750 MPa, par contre, la déformation plastique en fatigue-fluage n'est que de 1,7 % contre 6 % en fluage. Il faut toutefois être prudent quant au résultat de fluage à 750 MPa vu l'incertitude importante sur le trajet de chargement suivi (cf. figure VII-13).

a)

b)

Figure VII-19 : 150°C, comparaison essais de fluage et de fatigue-fluage. Microstructure AA. Evolution de la déformation en fonction du temps : a) de 0 à 100 heures, b) de 0 à 800 heures.

Figure VII-20 : 150°C, comparaison essais de fluage et de fatigue-fluage. Microstructure AA. Evolution de la vitesse de déformation en fonction de la déformation plastique.

Les phénomènes de blocage de la déformation ont été observés aussi bien dans un mode de sollicitation que dans l'autre. Remarquons qu'en fatigue-fluage, aucun essai n’a été effectué sous des contraintes appliquées suffisamment élevées pour y faire apparaître, comme on le verra à 20°C, un régime de plasticité permanente (dépourvu de blocage). Cependant, on peut estimer la valeur de la contrainte critique comme légèrement supérieure à la plus forte contrainte appliquée (750 MPa), soit environ 770 MPa. Cette valeur est tout à fait comparable à celle trouvée en fluage.

À cette température, l'amplitude de relaxation du matériau atteint environ 70 MPa (en 24 h). Cette valeur est très supérieure à celle mesurée à 300° C qui était d’environ 15 MPa. Ce comportement en température est strictement anormal et se traduit sur les courbes de relaxation par l'apparition d'un stade de restauration (ou écrouissage en chargement) en mode

friction qui précède la phase de transition de mode à pente infinie (courbe de relaxation

verticale).

Les microstructures de déformation après blocage, en fluage, révèlent bien l'existence

de configurations de blocage: dislocations c + ai en position coin et dislocation ai en position

vis. Par contre, de nombreuses configurations mobiles ou potentiellement actives, telles que des sources de Frank-Read ou des empilements de dislocations contre des obstacles

infranchissables sont encore bien présentes dans les lattes α du matériau.

À 150°C, en fluage comme fatigue - fluage, un blocage de la déformation plastique est constaté en moins de 50 heures. Par contre, en fatigue-fluage, la déformation plastique provoquant le blocage n'est que de 1,6 % sous 750 MPa alors qu'elle atteint 6 % en fluage. Ceci impliquerait donc que les microstructures induites par fatigue-fluage sont plus aptes à provoquer le blocage que les microstructures de fluage.

En fatigue-fluage, la viscoplasticité cesse alors d’être totalement inhibée. En fait, ce mode de sollicitation se révèle plus incisif, et scrutateur de défauts mécaniques ou structuraux éventuels (même avec R > 0, car dans ce type de matériau, l'écrouissage cinématique dépasse largement l'écrouissage isotrope, donc le sens de la plasticité s'inverse au cours des déchargements). L'endommagement apparaît donc au cours de la phase de blocage : il conduira l'éprouvette ou la structure à sa ruine. Ceci ne semble pas se produire en fluage.

Perspectives :

Il serait intéressant de connaître la capacité de rechargement du matériau au cours d'un essai de fluage à 150°C, comme il avait été fait à la température précédente de 300°C.

Symétriquement, les essais de fatigue-fluage sous plus forte contrainte confirmeraient- ils l'existence d'un régime de plasticité continue, dans lequel le blocage serait absent ? C’est le cas à 20°C, comme on le verra au chapitre suivant.

Chapitre VIII :

LIMITE BASSE DU DOMAINE DE L’ANOMALIE :

20°C

POSSIBILITE DE VIEILLISSEMENT STATIQUE

L'ensemble des essais réalisés à température ambiante est présenté dans le tableau suivant :

Tableau VIII-1 : Matrice des essais réalisés à température ambiante.

Microstructure et prélèvement AA tangentiel AA axial EH tangentiel Traction 10-4 s-1 et 10-6 s-1 10-4 s-1 et 10-6 s-1 Relaxation avec rechargements

multiples à 10-4 s-1 avec rechargements multiples à 10-4 s-1 Fluage 840, 860, 880 et 900 MPa Fatigue 900 MPa

Fatigue-fluage 780, 840 et 900 MPa 780 et 840 MPa 900 MPa

VIII.1. T

VIII.1.a. Microstructure AA

À température ambiante, des essais de mesure de module et de limite d’élasticité à

0,2 % ont été effectués avec des vitesses de sollicitation de 10-4 s-1 et 10-6 s-1.

La contrainte d'écoulement est plus basse pour la vitesse la plus lente, le durcissement étant plus faible dans ce dernier cas. Ce comportement habituel est observé dans tous les métaux et alliages ne présentant pas d'interactions entre dislocations et solutés : c’est l’effet de vitesse. La différence est de 75 MPa pour cette microstructure, ce qui donne pour la SRS une valeur positive de 16,3 MPa.

Figure VIII-1 : Essais de traction à deux vitesses de sollicitation sur la microstructure AA. Température ambiante.

VIII.1.b. Microstructure EH

Des essais de traction monotone ont été réalisés avec la machine multi-essais utilisée habituellement pour les essais de relaxation sur des éprouvettes prélevées dans la direction tangentielle du galet de microstructure EH. Ils ont été conduits avec des vitesses de

déformation totale de 10-4

s-1

et 10-6

s-1 .

Il existe un effet de vitesse important à température ambiante : la contrainte d'écoulement augmente avec la vitesse de déformation. Toutefois, la différence entre les

contraintes d’écoulement lorsque la vitesse de sollicitation passe de 10-4

s-1

à 10-6 s-1

est nettement moins marquée dans la microstructure EH que dans la microstructure AA : 40 MPa au lieu de 75 MPa. La SRS passe de 6,5 MPa à 150°C, à 8,7 MPa à 20°C. Elle est positive et croît donc lorsqu’on s’éloigne du pic du domaine (400°C, température où la SRS est négative).

Figure VIII-2 : Essais de traction monotone sur des éprouvettes de microstructure EH et de

prélèvement tangentiel à température ambiante.